用示波器分析汽车传感器SENT信号的技巧

现代汽车系统均使用串行数据传输来实现信息的快速传递。而单边半字节传输（SENT）总线即是国际汽车工程学会（SAE International）发布的一项串行数据标准，它也是CAN和LIN标准的低成本替代方案。SENT现在越来越多地被用来在汽车传感器和控制器之间传输高分辨率数据，它可以提供温度、压力、节气门位置和气流量的数字读数。

本文将简要介绍使用示波器来分析SENT传感器信号的技巧，这种新的方式利用一系列测量参数和数学运算符，对节气门体传感器和压差传感器进行分析，以实时显示其连续性的变化。

SENT用于压差传感器

图1所示为针对汽车应用的压差传感器，它可用于测量汽油颗粒过滤器的压差，并将压力结果以数字数据流的形式输出。其中的黄色和灰色线为传感器的有源电路供电，而绿色线则输出SENT串行数据，这些数据是编码后的压差值。

图1：绿色线用于传输示波器检测到的数字SENT数据（来源：Teledyne LeCroy）

在测试传感器输出时，汽车工程师的首要任务是理解数字编码后的压力数据。 图2左上方显示了所采集的SENT消息。启用SENT解码后，各个快速通道SENT字信息被提取出来，并列在解码表中（图2的中下方）。

图2 ：SENT总线的数字数据显示在左上方，而用于提取解码值的测量值显示在中间的表中。底部显示了参数重定标系数，右上角显示了重定标后的压差结果。（来源：Teledyne LeCroy）

由于压力传感器的读数分布在三个不同的编码数据字段中，因此必须重新组合数字压力值以得出复合的模拟压力值。在测量表中（图2的中上位置），测量参数P1、P2和P3从数据字段D0、D1和D2中提取数字值。然后使用参数测量重定标运算符P4和P5，将P1和P2分别乘以256和16，以将十六进制压力数据重组为一个十进制结果。最后，参数P6以千帕为单位输出复合的压力值。

由于压差随时间变化，而且在P6中计算的每个压力值都是包含动态事件的静态值，因此将计算结果图形化，以确定压差如何随时间变化会很有用。利用跟踪数学运算符（图2的右上方，绿色部分）将P6图形化，揭示出压差值随时间变化的曲线，它具有峰值和谷值，然后再返回到基线值。

复杂计算所需的较长的数学和测量运算符链通常都可以通过图形化编程来简化。图3示出了测量链，用于重新组合和重新定标参数P6的SENT数据结果。链中的每个阶段都需要配置，图3显示了最终的斜率截距方程和“输出单位”字段，其中输出单位选为千帕斯卡（压力单位）。图3中详细描述的测量链的输出结果提供了图2中测量参数P6的数值结果。

图3：图形化连接可以简化用于组合和重定标数据的数学和度量运算符链。所选字段突出显示了千帕的重写单位。（来源：Teledyne LeCroy）

SENT用于节气门体位置传感器

节气门体位置传感器用于监控发动机的进气口。图4显示了SENT节气门体位置传感器的物理连接，位置由测试工程师手动操纵，而带有示波器探头的示波器则监测输出。当气节门位置改变时，编码后的SENT值会反映出该变化。图5中收集了大量数据（左上方的三重网格部分），并在其下方放大显示了黄色部分的数据。

图4：工程师手动操纵节气门体位置传感器，让示波器捕获经编码的SENT数据（来源：Teledyne LeCroy）

使用与前文所述差压传感器类似的技巧，从快速通道数字数据字段中提取与节气门体位置相对应的数据字段，并使用测量参数值和重定标器进行重新组合，最终形成P8运算符输出。图5绘制了节气门体位置随时间变化的曲线图（右侧红色部分），其位置覆盖从全开到全关，以及介于中间的许多离散位置。

图5：左上方黄色部分为SENT波形数据，中下方为提取的测量数据。气节门体位置随时间变化的曲线图显示在右上方。（来源：Teledyne LeCroy）

传感器行为的详细分析

结合波形协议解码、测量参数和数学运算符以及图形化工具，可以表征出SENT传感器行为的详细分析，进而对复杂的汽车系统进行分析。而且，由于多个协议解码器可以在一台示波器上同时运行，因此，可以在同一台示波器上同时分析压差传感器和节气门体位置传感器。

另外，由于输出压力和位置都显示为轨迹波形，因此可以使用相同的缩放比例将它们叠加到同一网格上，以显示位置和压力之间的相关性。如果采用其它可用通道探测到其它信号，示波器也可以显示与这些信号的因果关系。因此，在分析中添加其它汽车信号，可以将调试效率成倍地提高。

(参考原文： Analyze SENT signals from automotive sensors using an oscilloscope)

责编：Amy Guan

本文为《电子工程专辑》2021年5月刊杂志文章，版权所有，禁止转载。点击申请免费杂志订阅